CARACTERÍSTICAS DO TÚNEL DE VENTO

Atualmente, existem muitos softwares capazes de simular o comportamento aerodinâ- mico de uma aeronave. Porém, para muitas análises experimentais, modelos de aeronaves em menor escala são construídos e testados em túnel de vento. Isso se deve ao fato de que mode- los testados em túnel de vento custam menos tanto em preço quanto em tempo se comparados à construção de um protótipo de aeronave para testes. Além disso, dentro de suas proporções, permitem uma aproximação física da realidade na qual a aeronave será submetida.

Este trabalho foi realizado no túnel de vento do Laboratório de Aerodinâmica (LAE), do Departamento de Engenharia Aeronáutica da Escola de Engenharia de São Carlos, da Univer- sidade de São Paulo, ilustrado na Figura 33. A seção de provas do túnel de vento tem 1.30 m de altura, 1.70 m de largura e um comprimento útil de 3 m. A velocidade máxima do túnel é de 50 m/s com 0.25% de turbulência, mas para segurança operacional e durabilidade dos componentes do túnel, a velocidade máxima é limitada em 45 m/s. Após um tratamento acús- tico realizado no túnel, o nível de turbulência passou de 0.25% para 0.21% atual. O ventilador axial tem oito pás e é impulsionado por um motor elétrico de 110 HP. A taxa de contração é de 1:8 e tem duas malhas na câmara de decantação como controladoras de escoamento (Cata- lano, 2001).

“O túnel de vento é do tipo circuito fechado e serve para o desenvolvimento de pesqui- sas e ensaios gerais em aerodinâmica experimental. Seu projeto moderno atende a todos os requisitos de uniformidade de escoamento e nível de turbulência para uma grande variedade de testes aerodinâmicos de modelos de aeronaves, autoveículos comerciais, de competição e aerodinâmica industrial” (EESC, 2016).

Figura 33 - Esquema do túnel de vento do Campus I da EESC – USP

3.2.1 INSTRUMENTOS PARA A MEDIÇÃO DAS FORÇAS AERODINÂMICAS A instrumentação é composta por uma balança aerodinâmica (Figura 34) de seis com- ponentes de equilíbrio, scanivalves, medidores digitais de pressão e anemômetro de fio quente com três canais mais engrenagem transversal 3-D. A seção de trabalho está equipada com a camada limite da parede controlada para testar as asas 2-D de elevada sustentação (CATA- LANO, 2004).

Os equipamentos de medição utilizados para a coleta de dados para a medição das for- ças aerodinâmicas foram:

1. Micrômetro digital PD-CAL modelo 8705 conectado a um Tubo de Pitot, que se en- contra na parte interna do túnel de vento. Este instrumento foi utilizado para obter a pressão dinâmica do escoamento livre nos experimentos.

2. Uma balança aerodinâmica de três graus de liberdade foi utilizada para fornecer os dados de sustentação, arrasto e momento de arfagem para posições da aeronave em elevados ângulos de ataque por meio de extensômetros arranjados em uma Ponte de Wheatstone, os quais transformam deformações produzidas pelas forças aerodinâmicas em sinais elétricos que são condicionados e amplificados em um sistema MGCplus da HBM de 19.2 kHz e preci- são de aproximadamente 0,03%.

3.O motor de passo KALATEC Nema 23, de precisão 200PPR foi utilizado para a vari- ação do ângulo de ataque da aeronave.

Figura 34 - Balança aerodinâmica

3.2.2 INSTRUMENTOS PARA A MEDIÇÃO DA PRESSÃO NO INTAKE DORSAL Para esse estudo, um rake foi projetado e instalado na parte interna do intake dorsal (Figura 36) para possibilitar a tomada de pressão no mesmo. Assim como os Canard, o rake foi projetado por meio do software DS SolidWorks e impresso em PLA em uma impressora Cliever CL2 pro plus. A Figura 35 mostra o projeto 3D do rake utilizado. Ele foi projetado com 19 furos sendo 13 na horizontal e 7 na vertical (contando o furo central duas vezes).

Figura 35 - Projeto 3D do Rake

Fonte : Próprio autor.

Figura 36 - Posição do Rake no intake dorsal

A Figura 37 mostra à esquerda o rake pronto e instalado no intake e à direita a conexão rake-agulhas-tubos.

Figura 37 - Rake instalado (esquerda), conexões no rake (direita)

Fonte : Próprio autor.

Os equipamentos de medição utilizados para a coleta de dados para a medição das pres- sões no rake foram:

1. Micrômetro digital PD-CAL modelo 8705 conectado a um Tubo de Pitot, que se en- contra na parte interna do túnel de vento. Este instrumento foi utilizado para obter a pressão dinâmica do escoamento livre nos experimentos.

2. O rake com as conexões de agulhas hipodérmicas da BD PrecisionGlide™ de juntamente com os tubos que foram conectados à Scanivalve .

3. Scanivalve ZOC 33/64 PxX2 utilizada para a tomada de pressão.

3.2.3 INSTRUMENTOS PARA O MAPEAMENTO DO ESCOAMENTO NA ASA Nesse último estudo, o mapeamento do escoamento na asa foi feito com um tubo de Pi- tot de 7 furos juntamente com o traverso da DANTEC Measurement Technology, que foi pro- gramado para se deslocar em diferentes posições para a realização das medições. Na Figura 38 o tubo de Pitot é apresentado juntamente com o conector que foi ligado aos sensores para a captação dos dados, já na Figura 39 é apresentada a montagem do experimento no túnel.

Figura 38 - Tubo de Pitot 7 furos

Fonte : Próprio autor.

Figura 39 - Montagem do experimento de mapeamento

Fonte : Próprio autor.

Os equipamentos de medição utilizados para a coleta de dados para a etapa de mapea- mento do escoamento foram:

1. Tubo de Pitot 7 furos de 3,2 , para a captação de pressão.

2. Traverse DANTEC Measurement Technology, para o deslocamento do tubo ao longo de uma malha localizada no bordo de fuga da asa.

3. 8 sensores diferenciais da marca All Sensors - Modelo: 5 PSI-D-4V com um range de +- 5 PSI para a aquisição de dados fornecidos pelo tubo de Pitot.